2016年2月,LIGO發布首個引力波事件GW150914,由新升級的LIGO(激光幹涉引力波天文臺)於2015年9月探測到,地點位於美國西北海岸的漢福德和南海岸的利文斯頓。
在這第壹次引力波中,釋放了BIGBANG以來最強的能量。壹個36倍太陽質量的黑洞和壹個29倍太陽質量的黑洞合並產生壹個62倍太陽質量的黑洞。三個太陽質量的能量在不到壹秒的時間內以引力波輻射的形式完全釋放到太空中。
從那以後,LIGO和處女座在幾年內探測到了十幾個引力波事件,但沒有比那壹個更強的引力波了。
下面是LIGO之前發布的包含10引力波事件的波紋表,最強的是第壹個GW150914。雖然有更多的大質量雙黑洞合並事件,但引力波輻射的能量還不如GW150914。其中GW170729是壹個質量為太陽50倍的黑洞和壹個質量為太陽34倍的黑洞合並形成壹個質量約為太陽80倍的黑洞。理論上引力波釋放超過4個太陽質量,但這個事件的可信度太低,不能視為確切事件。
這次GW190521直接刷新了GW150914的記錄,輻射的能量達到8個太陽質量,可信度很高。BIGBANG之後最強的能量釋放就屬於它了!
這次引力波事件除了強之外,還有壹個特別的地方,就是發現了光學對應體。因為正常情況下,雙黑洞合並是無法產生可見電磁輻射的,而這次事件粉碎了這種說法。我記得在2017,好像是10或者117,全球很多天文臺發布了壹個引力波事件和它的光學對應物:GW170817。這是壹對中子星合並產生的引力波事件。之後幾個月,各大天文臺在各個波段都找到了自己的光學同行,正式開啟了多信使天文學。
很好理解,兩顆中子星合並產生電磁輻射,因為中子星本身可以發光,碰撞過程中會拋出大量發光物質。而且由於重力的降低,原本處於中子簡並狀態的物質會瞬間膨脹爆炸,釋放的中子物質會迅速衰變產生重元素和超重元素的原子核,然後再次釋放出強大的電磁輻射。
但是黑洞本身並不發光。它的電磁輻射是怎麽來的?答案是黑洞周圍的吸積盤。大多數黑洞都被吸積盤包圍著,吸積盤是由黑洞吸積周圍的氣體形成的。還記得人類拍攝的第壹張黑洞照片嗎?嗯,萌芽的黑洞,可見的部分是黑洞的吸積盤。
事實上,早在第壹次引力波事件發布時,就有人指出雙黑洞合並過程中吸積盤的碰撞摩擦可能會產生可見的電磁輻射,但科學家壹直沒有發現。
GW190521事件光學對應體的成功探測最終驗證了這壹預測。兩個恒星黑洞的吸積盤在接近光速的高速碰撞中產生了強烈的可見電磁輻射,被人類通過數十億光年的星際空間探測到。
但這個光信號是在引力波信號被成功探測到35天後才接收到的,這可能是由於高能電磁輻射通過厚厚的氣體不斷散射,導致速度下降,電磁信號持續了40天左右。根據光學分析,光源紅移為0.82,測光距離約為5.3Gpc,即53億秒差距。我找人幫我算了壹下光學距離大概是80億光年?
兩個黑洞合並的另壹個奇怪之處是,兩個黑洞的旋轉軸是指向的,這導致赤道面和軌道面的差異很大。個人猜測這次能收到這麽強的電磁信號的原因之壹和兩個黑洞的赤道面和軌道面相差很大有關,因為這意味著兩個吸積盤不在同壹個旋轉面上。但這純屬個人猜測。